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常见气体的制备与收集高三化学实验复习

　　：
　　固态反应物加热产生气体
　　有液体反应物不加热产生气体
　　有液体反应物加热产生气体

　　 2．气体的收集方法
　　 根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种
　　 （1）排水集气法
　　 适用于不溶于水或微溶于水且不与水发生反应的气体。优点是收集的气体纯度高，易判断是否收集满。若有些气体虽在水中有一定的溶解性或与水微弱反应，也可通过往水中加入电解质，抑制与水反应。如用排饱和食盐水的方法可收集浓度较高的Cl2。（装置见图7－5a）
　　 （2）向上排空气集气法
　　 适用于不跟空气发生反应且密度比空气大的气体。（装置见图7－5b）
　　 （3）向下排空气集气法
　　 适用于不跟空气发生反应且密度比空气小的气体。（装置如图7－5c）

　　 3．常见气体制备原理，装置选择
气体
反应原理
发生
装置
收集
装置
注意事项
O2
　2KMnO4 +MnO2+O2↑
　2KClO32KC+3O↑
A
a或b
　　共同点：
　　①气密性的检查
　　②试管口稍向下倾斜
　　③若用排水法，做完实验先撤导气管，后撤酒精灯

　　不同点：
　　收集氨气仪器要干燥
CH4
　无水CH3COONa和碱石灰共热

A
a或c
NH3
　2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+2H2O+CaCl2
A
c
H2
　较活泼金属（如Zn, Fe）与稀强酸（如H2SO4，　　HCl但勿用HNO3或浓H2SO4）的置换反应
C
a或c
　　①用长颈漏斗时要液封
　　②制SO2(Na2SO3粉末)、NO2（剧烈放热多）、C2H2(CaC2遇H2O粉化)不能用启普发生器
　　③制CO2不用H2SO4（因CaSO4微溶）
　　④制H2S不能用硝酸或浓H2SO4（防氧化）
CO2
　CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
C
b
SO2
　无水Na2SO3粉与中等浓度H2SO4进行复分解反应
B
b
NO2
　Cu和浓HNO3
　Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
B
b
C2H2
　电石与水进行反应
　CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑
B
a
Cl2
　MnO4+4HCl(浓) MnO2+Cl2↑+2H2O
　2KMnO4+16HCl═2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
　2NaCl+MnO2+2H2SO4 Na2SO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O
E或D
a或b
　　①排水法完毕应先撤导管后撤火
　　②反应物都是液体要加碎瓷片防爆沸
　　③制乙烯要控制温度在170℃
　　④收集Cl2可用排饱和食盐水
HCl
　食盐与浓H2SO4（不挥发性酸与挥发性酸的盐）进行复分解反应
E或D
b
NO
　3Cu+8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
E
a
　　C2H4

F
a
　　 4．尾气的处理装置
　　 具有毒性或污染性的尾气必须进行处理，常用处理尾气装置，如图7－6

　　 一般常用吸收液吸收这些有害气体，a、b为溶解度不是很大的尾气处理装置，c、d为溶解度大且吸收速率很快的尾气处理装置，难以吸收的尾气如CO，应于末端燃烧除去，如e。此处还可以用塑料袋盛装尾气。
　　 5．气体的净化和干燥
　　 气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、U形管和双通加热管几种。如图7－7

　　 （1）洗气瓶（如图c）中一般装入液体除杂试剂。除杂试剂应通过化学反应将杂质吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有：
　　 ①强碱溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的气体。
　　 ②饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如：
　　 饱和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等强酸性气体
　　 饱和NaHSO3溶液能除去O2中混有HCl、SO3等气体
　　 饱和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl气体
　　 ③浓H2SO4：利用它的吸水性，可除去H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4等气体中混有的水蒸气。但由于浓H2SO4有强氧化性，不能用来干燥具有强还原性气体：如H2S、HBr、HI等。
　　 ④酸性KMnO4溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在CO2气体中的SO2、H2S等。
　　 （2）干燥管、U形管一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有：
　　 ①酸性干燥剂，用来干燥酸性气体。如P2O5、硅胶、浓H2SO4等。
　　 ②碱性干燥剂，用来干燥碱性气体。如CaO、碱石灰等。
　　 ③中性干燥剂、既能干燥碱性气体又能干燥酸性气体。如CaCl2（但CaCl2不能干燥NH3，因易形成CaCl2·8NH3合物）。
　　 （3）双通加热管一般装入固体除杂剂，除杂试剂和混和气体中的某一组份反应。例如：Cu和混和气体中O2反应而将O2除去。
　　 另外还常用固体的无水CuSO4装入干燥管中，通过颜色变化检验水蒸气的存在。用Na2O2固体也可将CO2、H2O（气）转化为O2。
　　　 四、物质的分离、提纯
　　 1．分离和提纯的原则：首先应分析各组分的物理和化学性质，然后再选择适宜的方法，且一般要遵循提纯过程中不引入新的杂质；不减少欲被提纯的物质；被提纯物质与杂质容易分离；被提纯物质要复原；除杂试剂应过量且过量试剂必须除尽；分离与提纯方法简便易行等原则。
　　 2．分离提纯常用到方法物理方法：过滤法，蒸发浓缩法，结晶、重结晶法，蒸馏、分馏法，分液法，萃取法，吸附法，升华法，水洗法，液化法，渗析法，盐析法。
　　 化学方法：酸、碱处理法、沉淀法、氧化还原法、热分解法、离子交换法、电解法。
　　 分离提纯中一般先考虑物理方法后考虑化学方法。当多种物质混合进行分离时，往往物理方法和化学方法要同时使用。

　五、物质的检验
　　物质的检验包括鉴别、鉴定、推断等，鉴别是利用不同物质的性质差异，通过实验，将它区别开来；鉴定是根据物质的特性，通过实验，检验出该物质的成分，确定它是否为这种物质。推断是根据已知实验及现象、分析判断，确定被检的是什么物质，并指出可能存在什么，不可能存在什么。
　　1．常见气体的检验
气体
常用的反应和现象
注意问题
空气
　　木条能燃，但不能使带火星的木条复燃
　　NO2
　　N2O气体也能“助燃”
　 O2
　　能使带火星的木条复燃
　 H2
　　点燃火焰呈浅蓝色，只生成H2O，不纯者点燃有爆鸣声
　　①点燃可燃性气体时一定要验纯
　　②用玻璃导管点燃有时看不到蓝色火焰，因Na+燃烧有黄色火焰
　 CO
　　点燃火焰呈蓝色，生成物只有CO2
　 H2S
　　点燃火焰呈蓝色，不完全燃烧生成硫；遇Pb(Ac)2，或Pb(NO3)2湿试纸变黑，有臭鸡蛋味
　 CH4
　　点燃火焰呈浅蓝色，生成CO2或水；不使溴水或KMnO4酸性溶液褪色
　　③遇到多种可燃性气体除点燃外，还要利用特征或燃烧产物的性质加以区别（如H2S有臭鸡蛋味，也能使溴水褪色或KMnO4酸性溶液褪色，但有硫沉淀）。
　 C2H4
　　点燃火焰较高，有微黑烟；使溴水或酸性KMnO4溶液褪色
　 C2H2
　　点燃，火焰明亮有较浓黑烟；使溴水或酸性KMnO4溶液褪色
　 NH3
　　使湿润红色石蕊试纸变蓝，遇蘸浓盐酸的玻璃棒有白烟
　　在空气中不燃，但在纯氧中可燃，
　　4NH3+3O2(纯)=2N2+6H2O
　 NO
　　开瓶盖或遇空气立即变成红棕色
　　NO在空气中不存在
　 NO2
　　红棕色，但溶于水为无色溶液，遇AgNO3溶液无沉淀；使蓝色石蕊试纸变红
　　两者都能使KI－淀粉试纸变蓝，不能用它区别（O3也能）
Br2蒸气
　　溶于水成橙黄色溴水，与AgNO3溶液出浅黄色沉淀；使蓝色石蕊试纸变红
　 Cl2
　　黄绿色，使KI－淀粉湿试纸变蓝；使品红湿试纸褪色
　　与石灰水无沉淀
　 SO2
　　使澄清石灰水出现白色沉淀后澄清，使品红溶液褪色，加热后恢复原色，使酸性KMnO4溶液或溴水褪色
　　①SO2具有刺激性气体、CO2无气味，它们都可使石蕊由蓝变红，SO2更显著，不用此鉴别
　　②SO2和CO2通入石灰水的现象一样
　 CO2
　　使澄清石灰水出现白色沉淀后澄清，但不使品红溶液KMnO4酸性溶液溴水等溶液褪色
　 HCl
　　使湿润蓝色石蕊试纸变红，遇蘸氨水的玻璃棒出白烟，遇AgNO3溶液白色沉淀
　　HI、HBr气体同HCl，但遇AgNO3溶液分别出AgI, AgBr的黄色及浅黄色沉淀
　 N2
　　不发生上述所有情况或现象
　　只有镁能在其中点燃生成Mg3N2
　　 2．常见阳离子检验
离子
试剂或方法
现 象
离子方程式
　H+
　石蕊
　甲基橙
　Na2CO3
　蓝色→红色
　橙色→红
　有气泡
　2H++CO=H2O+CO2↑
　K+
　焰色反应
　浅紫色火焰（秀过蓝色钴玻璃）
1
Na+
　焰色反应
　黄色火焰
1
NH
　加OH－，加热
　有气体产生使润湿的红色石蕊度纸变蓝；
　遇沾有浓HCl的玻璃有白烟
　NH+OH－ NH3↑+2H2O+NH3+HCl=NH4Cl
Ag+
　加Cl－，稀HNO3
　白色沉淀，不溶于稀HNO3
　Ag2++Cl－=AgCl↓
Mg2+
　NaOH溶液
　白色沉淀，碱过量沉淀不溶
　Mg2++2OH－=Mg(OH)2↓
Ba2+
　加入稀H2SO4
　白色沉淀
　Ba2++SO=BaSO4↓
Fe2+
　加NaOH
　白色沉淀→灰绿色→红褐色
　Fe2++2OH－=Fe(OH)2↓
　4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
　加KSCN和氯水
　无现象，再加氯水溶液变红色
　2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl－
　Fe3++SCN－=[Fe(SCN)]2+
Cu2+
　加NaOH
　蓝色沉淀
　Cu2++2OH－=Cu(OH2)2↓
Al3+
　加NaOH
　先生成白色沉淀，OH－过量白色沉淀溶解
　Al3++3OH－=Al(OH)3↓
　Al(OH)3+OH－=AlO+2H2O
Fe3+
　加NaOH
　红褐色沉淀
　Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓
　加KSCN
　变红色
　Fe3++SCN－=[Fe(SCN)]2+
　加苯酚
　溶液显紫色
　Fe3++6(C6H5OH)=[Fe(C6H5O)]3+6H+
　　3．常见阴离子检验
离子
试剂或方法
现 象
离子方程式
OH－
　石蕊试液
　酚酞试液
　甲基橙试液
　变蓝
　变红
　变黄
1
S2－
　Pb(NO3)2溶液
　黑色沉淀
　Pb2++S2－=PbS↓
　稀HCl或稀H2SO4
　有臭鸡蛋气体
　2H++S2－=H2S↑
SO
　加Ba2+、稀HNO3
　产生白色沉淀，不溶于稀HNO3（SO也会有相同的现象）
　Ba2++SO=BaSO4↓
SO
　加H+、品红溶液
　有气体产生，使品红褪色
（HSO的现象相同）
　SO＋2H+=H2O+SO2↑
PO
　加AgNO3溶液
　稀HNO3
　生成黄色沉淀，溶于稀HNO3
　PO+3Ag+=Ag3PO4↓
CO
　H+，澄清石灰水
　有气体产生，石灰水变浑浊
　（HCO的现象相同）
　CO+2H+=H2O+CO2↑
　CO2+Ca2++2OH－=CaCO3↓+H2O
AlO3
　滴加稀酸
　先有白色沉淀后又溶解
　AlO+H++H2O=Al(OH)3↓
　Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
NO
　Cu屑，浓H2SO4加热
　有红棕色NO2产生，溶液变蓝（稀溶液不行）
　2NO+Cu+2H2SO4 Cu2++2SO
+2NO2↑+2H2O
Cl－
　Ag+，稀HNO3
　产生白色沉淀，不溶于稀HNO3
　Cl－+Ag+=AgCl↓
Br－
　Ag+，稀HNO3
　淡黄色沉淀，不溶于稀HNO3
　Br－+Ag+=Ag
I－
　①Ag+，稀HNO3②新制氯水，淀粉溶液
　①黄色沉淀，不溶于稀HNO3
　②滴入新制Cl2，振荡后再滴入淀粉溶液，变蓝
　①I－+Ag+=Agl
　②2I－+Cl2=2Cl－+I2
　I2遇淀粉变蓝

　　六、常见试剂的保存
　　为了防止试剂变质及意外事故发生，在存放试剂中，应对容器及外部环境作出恰当选择。
　　1．试剂瓶的选择
　　①颜色：一般试剂均存放于无色瓶中，但见光易分解的物质则应放在棕色瓶中：如浓硝酸、卤化银、氯水、溴水、碘水、硝酸银、H2O2、KMnO4、KI等。
　　②材料：一般可存放在玻璃瓶中，对玻璃有腐蚀作用的则存放在塑料瓶中，如HF酸
　　③塞子：必须用胶塞：显碱性的溶液NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、KOH等。
　　不能用胶塞，而用玻璃塞：有机溶剂苯、甲苯、CCl4等。会使橡胶“溶解”；强氧化剂浓H2SO4、HNO3、KMnO4、Br2水、Cl2水、HCl等会使像胶老化或橡胶发生反应。
　　2．外部环境
　　①需密封保存
　　防止吸收空气中CO2或水蒸气：如碱石灰、NaOH、CaO、CaC2、P2O5、CaCl2、MgCl2、Na2O2、漂白粉、浓H2SO4。
　　防止空气中O2将其氧化的强还原性物质，如：Na2SO3、FeSO4、KI、Na2S、H2S等。
　　易挥发的液体试剂：浓（NH3·H2O，浓HCl，浓HNO3）
　　②油封或水封的
　　K、Ca、Na等活泼金属应浸在煤油中；Li保存在石蜡油中；少量白磷保存在水里，大量贮存在密闭的药品瓶里；液溴需加少量水水封。

　　3．其它
　　除上述各点外，对于一些物质还应考虑其特性，使用FeSO4、FeCl2溶液时，内加铁粉或铁钉“防止Fe2+”被氧化为Fe3+。